随着毫米波技术的飞速发展，固态功率放大器在微波、毫米波通信系统中应用越来越广泛。发射机输出功率的大小是影响系统性能的关键因素。由于单个功率放大器输出功率有限，通常采用功率合成技术实现大功率输出。本文首先分析了功率合成效率的影响因素。其次主要研究了波导内空间功率合成技术。分析了波导T型结、E面波导定向耦合器、波导微带的转换、波导魔T的原理，在此基础上设计出几种3dB功率合成器和两种四路功率合成器，并加工测试了部分无源器件。T型结测试结果显示，在24GHz—33GHz频率范围内插入损耗小于3.4dB。针对三端口功率合成器的输出端口间隔离度差设计了四端口功率合成器，在频带26GHz—31GHz，波导定向耦合器测试的插入损耗小于3.4dB，两路输出的幅度差小于0.4dB，隔离度高。设计了采用椎体匹配的波导魔T，并在此基础上做了改善带宽的设计，以-20dB为基准，带宽增加了25%。设计出三种波导-微带探针过渡的结构。测试结果显示，插入损耗的最大值分别为1.5dB、1.4dB、1.7dB，其中包括20mm左右的微带线的损耗，测试结果满足实际需要。出于器件小型化的考虑，采用基片集成波导设计Ka波段T型结，测试结果显示，在频带24GHz—33GHz，插入损耗介于-4.4dB—6.3dB之间，满足实际需要。另外，设计出两种四路功率合成器，设计一是波导定向耦合器与两个波导T型结级联，计算的合成效率为97.3%。设计二是三个波导定向耦合器两级级联，计算的合成效率为97%。和设计一相比各个输出端口之间的隔离度好，两者的插入损耗低，功率容量高。